Кремний

Кремний (лат. Silicium) - химический элемент IV группы периодической системы Менделеева; атомный номер 14, атомная масса 28,086

Как самостоятельный химический элемент кремний был открыт в 1825 г. шведским химиком и минералогом Й. Берцелиусом. Нагревая фторосиликат калия с калием, он восстановил кремний из этого соединения:

Берцелиус назвал новый элемент "силиций" (от латинского слова "силекс" - "кремень").

На этом рисунке скелеты микроскопических организмов выглядят словно гигантские сооружения. Геологи называют эти организмы породообразующими: их скелеты построены из кремнезема - оксида кремния (IV). Со временем, отлагаясь в земле, они образуют массивные толщи горных пород, называемых кремнистыми. Одна из разновидностей кремнезема-кварц-наиболее распространенный минерал в земной коре. Кварц встречается также в виде горного хрусталя, аметиста, мориона, сердолика, хризопраза, агата, яшмы и др. Из разновидностей кварца-кремня, халцедона и др. - первобытные люди изготовляли орудия труда. Самая современная область применения кремния - космическая техника. Кремниевые фотоэлементы способны превращать световую энергию Солнца в электрическую. Такие солнечные батареи были установлены на искусственных спутниках Земли, луноходах, межпланетных станциях

В 1834 г. русский химик Г. И. Гесс дал новому элементу русское название, оставшееся неизменным до наших дней, - "кремний" (от древнегреческого "кремнос" - "утес, скала").

Кремний - второй по распространенности элемент, после кислорода (29,5% от массы земной коры). Кремний - один из главных элементов неживой природы. Его соединеяия - силикаты и алюмосиликаты - составляют 75% земной коры. В природе кремний встречается лишь в виде соединений, и почти всегда наряду с кремнием в их составе есть и кислород. Один из оксидов кремния - его оксид (IV) SiO₂ - важнейшее природное неорганическое соединение. Чистый кварцевый песок - это кристаллический оксид кремния (IV).

Как и его ближайший аналог углерод, кремний существует в виде различных аллотропических модификаций. Кристаллический кремний построен из кристаллов того же типа, что и алмаз. Это вещество серо-стального цвета, с металлическим блеском. Мелкокристаллический кремний имеет бурую окраску.

Химическая активность кремния невысока. При комнатной температуре он соединяется только со фтором, при нагревании - с кислородом, галогенами, серой, при высокой температуре - со многими металлами.

Чистый кремний стал одним из самых важных полупроводниковых материалов. Он работает в современных радиоприемниках, в фотоэлементах. Кремниевые фотоэлементы могут превратить в электрическую энергию до 15% воспринятой ими солнечной энергии. Поэтому на космических кораблях, луноходах, искусственных спутниках Земли работают кристаллы кремния, объединенные в солнечные батареи.

Из оксида кремния (IV) - чистого песка - выплавляют кварцевое стекло для сложных оптических устройств, для изготовления лабораторной посуды и осветительных приборов. Крупнокристаллическая форма оксида кремния (IV) известна под названием горного хрусталя. Сейчас такие кристаллы, необходимые многим отраслям техники, выращивают в заводских цехах. Без песка не получить важнейших строительных материалов - бетона и железобетона.

Из соединений кремния очень важен также его карбид SiC, или карборунд, - очень твердый и жаростойкий кристаллический материал, с помощью которого затачивают резцы для металлорежущих станков. В металлургии широко используется сплав кремния с железом - ферросилиций.

Большое значение в наши дни приобрели кремнийорганические соединения, прежде всего полимерные (см. Полимеры). Это теплостойкий и морозоустойчивый силиконовый каучук, чрезвычайно важные для электротехники изоляторы - кремнийорганические лаки. Даже в бытовой химии кремний-органические соединения широко используются: обработанная ими одежда меньше загрязняется и мнется.